基于纤维须条气体动力学模型的捻接腔体协同设计方法研究

项目名称： 基于纤维须条气体动力学模型的捻接腔体协同设计方法研究

项目编号： No.51275482

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 吴震宇

作者单位： 浙江理工大学

项目金额： 85万元

中文摘要： 捻接腔体是完成纤维束无结捻接的核心部件，其结构参数是影响捻接纤维力学特性和表观特性的重要因素。本课题将以纤维须条在气流作用下缠绕成型过程为研究对象，揭示纤维物理特性、腔体结构拓扑、工艺条件参数对纤维束缠绕模式及其决定的捻接纤维力学和表观性能的影响规律。通过研究涡旋气流作用下单端约束纤维束动力学模型，探索以纤维缠绕形式为求解目标的气体流场计算分析方法；针对目前捻接腔体设计方法的不足，提出以参数化腔体解析表达式为基础，采用流场可视化实验和计算流体力学仿真相结合的方法构建腔体结构参数和特性流场之间的响应面模型，通过迭代方式逼近并获得特征流场下的腔体几何参数模型的方法。形成以纤维束捻接性能为目标，考虑纤维特性和工艺参数的捻接腔体结构参数协同设计的理论与方法，并通过快速原型制造进行测试和验证。本研究将为与纤维驱动相结合的气流控制技术提供理论和技术支持，具有重要的理论意义和工业应用价值。

中文关键词： 纤维运动；流固耦合；有限元模型；空气捻接；

英文摘要： A splicer chamber is a kernel component for finishing knot-free connection of fiber, its structure parameters are important factors which influence the spliced fiber's strength and appearance characters. This proposal will take intertwining of nib of fiber under the air flow's driving as the research target; release the influence of various factors such as fiber's physics characters, chamber's structure, splicing parameters on fiber's intertwining mode and mechanical apparent characters. By focus on the single end constraint fiber's dynamic model under the impact of vortex air, an air flow field computational method which leads special twisted model of fiber will be proposed. Aiming to the disadvantage of design method of splicer chamber's structure and it's parameters at present, a new design method will be presented which establishs response surface model between splicer chamber's structure' parameters and air flow field character based on the parametric analytical expression of splicer chamber, approximates and obtains the splicer chamber's structure parameter in an iterative matter. The theory and method about integrated design will be presented which considers the fiber's character and splicing parameters taking the splicer fiber's performance as object. The research will provide theoretical and technical s

英文关键词： filament motioin；fluid-solid interaction；Finite element analysis；air splicing；